功能特點

DS12887是美國達拉斯半導(dǎo)體公司最新推出的時鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部，同時它與目前 IBM AT計算機常用的時鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容，可直接替換。采用DS12887芯片設(shè)計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機接口。DS12887芯片具有微軾耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘場合中。其主要功能如下：

（1）內(nèi)含一個鋰電池，斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。

（2）計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補償功能。

（3）二進制數(shù)碼或BCD碼表示時間、日歷和定鬧。

（4）12小時或24小時制，12小時時鐘模式帶有PWM和AM指導(dǎo)，有夏令時功能。

（5）MOTOROLA5和INATAEL總線時序選擇。

（6）有128個RAM單元與軟件音響器，其中14個作為字節(jié)時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有ARAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。

（7）可編程方波信號輸出。

（中斷信號輸出（IRQ）和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。

DS12887的原理及管腳說明

DS12887內(nèi)部原理如圖1所示，由振蕩電路、分頻電路、周期中斷/方波選擇電路、14字節(jié)時鐘和控制單元、114字節(jié)用戶非易失RAM、十進制/二進制計加器、總線接口電路、電源開關(guān)寫保護單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。

GND，VCC：直流電源+5V電壓。當(dāng)5V電壓在正常范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)可讀寫；當(dāng)VCC低于4.25V，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當(dāng)VCC下降到3V以下時，RAM和計時器被切換到內(nèi)部鋰電池。

MOT（模式選擇）：MOT管腳接到VCC時，選擇MOTOROLA時序，當(dāng)接到GND時，選擇INTEL時序。

SQW（方波信號同）：SQW管腳能從實時時鐘內(nèi)部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器A編程改變。

AD0～AD7（雙向地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線）：總線接口，可與MOTOROLA微機系列和INTEL微機系列接口。

AS（地址選通輸入）：用于實現(xiàn)信號分離，在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。

DS（數(shù)據(jù)選通或讀輸入）：DS/RD客腳有兩種操作模式，取決于MOT管腳的電平，當(dāng)使用MOTOROLA時序時，DS是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期，DS指示DS12887驅(qū)動雙向總的時刻，在寫周期，DS的后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇INTEL時序時，DS稱作（RD），RD與典型存貯器的允許信號（OE）的定義相同。

R/W（讀/寫輸入）：R/W管腳也有兩種操作模式。選MOTOROLA時序時，R/W是一電平信號，指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷冢珼SO為高電平時，R/W高電平指示讀周期，R/W低電平指示寫周期；選INTEL時序，R/W信號是一低電平信號，稱為WR。在此模式下，R/W管腳與通用RAM的寫允許信號（WE）的含義相同。

CS（片選輸入）：在訪問DS12887的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持為低。

IRQ（中斷申請輸入）：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時，IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。

RESET（復(fù)位輸出）：當(dāng)該腳保持低電平時間大于200ms，保證DS12887有效復(fù)位。

DS12887的內(nèi)部功能

地址分配圖

DS12887的地下分配圖如圖3所示，由114字節(jié)的用戶RAM，10字節(jié)的存放實時時鐘時間。日歷和定鬧RAM及用于控制和狀態(tài)的4字節(jié)特殊寄存器組成，幾乎所有的128個字節(jié)可直接讀寫。

時間、日歷和定鬧單元

時間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時間、日歷和定鬧通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化，其字節(jié)內(nèi)容可以是十進制或BCD形式。時間可選擇12小時制或24小時制，當(dāng)選擇12小時制時，小時字節(jié)搞位為邏輯“1”代表PM。時間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這10個字節(jié)走時1 秒，檢查一次定鬧條件，如在更新時，讀時間和日歷可能引起錯誤。三個字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種，當(dāng)定鬧時間寫入相應(yīng)時、分、秒定鬧單元，在定允許鬧位置高的條件下，定鬧中斷每天準(zhǔn)時起動一次。第二種，在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從C到FF的16進制數(shù)。當(dāng)小時字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時，定鬧為小時發(fā)生一次由于相線小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時，每分鐘定鬧一次；當(dāng)三個字節(jié)都置不關(guān)心位時，每秒中斷一次。

非易失RAM

在DS12887中，114字節(jié)通用非易失RAM不專用于任何特殊功能，它們可被處理器程序用作非易失內(nèi)存，。在更新周期也可訪問。

中斷

RTC實時時鐘加RAM向處理器提供三個獨立的、自動的中斷源。定鬧中斷的發(fā)生率可編程，從每秒一次到每天一次，周期性中斷的發(fā)生率可從500ms到 122μs選擇。更新結(jié)束中斷用于向程序指示一個更新周期完成。中斷控制和狀態(tài)位在寄存器B和C中，本文的其它部分將詳細(xì)描述每個中斷發(fā)生條件。

晶振控制位

DS12887出廠時，其內(nèi)部晶振被關(guān)掉，以防止鋰電池在芯片裝入系統(tǒng)前被消耗。寄存器A的BIT4～BIT6為010時打開晶振，分頻鏈復(fù)位，BIT4～BIT6的其它組合都是使晶振關(guān)閉。

方波輸出選擇

如圖1原理圖所示，15級分步抽著中的13個可用于15選1選擇器，選擇分頻器抽頭的目的是在SQW管腳產(chǎn)生一個方波信號，其頻率由寄存器A的 RS0～RS3位設(shè)置。SQW頻率選擇與周期中斷發(fā)生器共離15選1選擇器，一旦頻率選擇好，通過用程序控制方波輸出允許位SWQE來控制SQW管腳輸出的開關(guān)。

周期中斷選擇

周期中斷可在IRQ腳產(chǎn)生500ms一次到每122μs一次的中斷，中斷頻率同樣由寄存A確定，它的控制位為寄存器B中的PIE位。

更新周期

DS12887每秒執(zhí)行一次更新周期還比較每一定鬧字節(jié)與相應(yīng)的時間字節(jié)，如果匹配枵三個字節(jié)都是不關(guān)心碼，則產(chǎn)生一次定鬧中斷。

ds12887應(yīng)用設(shè)計

硬件接口電路

DS12887時鐘芯片和80C31單微機的接口電路如圖4所示。模式選擇腳MOT拉地，選擇不NTEL時序，選擇DS12887時鐘芯片的地址總線及 AS端口和80C31單片微機的P0及ALE端直接相聯(lián)；而DS、R/W讀寫控制線與單片機的RD、WAR控制線相連；DS12887的高位地址由 80C31半日片機的P2.7端口來片選，則DS12887的高8位地址定為7FH，而其低8俠地址則由芯片內(nèi)部各單元的地址來決定（00H～3FH）； DS12887的中斷輸出端IRQ和80C的外部INT0端相聯(lián)，給單片機提供中斷信號；DS12887的SQW端口可編程產(chǎn)生方波輸出信號。

接口軟件

下面為DS12887時鐘芯片和80C31單片機的接口軟件，假定采用每天24小時制的非夏令時，時間數(shù)據(jù)格式為BCD碼，初始化時間為1996年1月1 日9時00分00秒，1k方波輸出。時鐘芯片每一秒種向單片機申請中斷一次，一方面讓單片機修改一次時鐘顯示，另一方面也給單片微機系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)。

（1）DS12887時鐘芯片的初始化寫入程序

MOV DPTR，#7F0AH；寄存器A地址

MOV A，#70H：DV2～DV0=111，分頻復(fù)位

MOVX @ DPTR，AA

INC DPTR：到寄存器B地址

MOV A，#8AH：停止更新，允許更新中斷，選BCD碼，24小時制

MOVX @DPRT，A

MOV DPL，#00H，秒單元地址

CLR A：00秒

MOVX @DPTR，A

MOV DPL，#02H；分單元地址

CLR A：00分

MOVX @DPTR，A

MOV DPL，#04H；時單元地址

MOV A，#09H；9時

MOVX @DPTR，A

MOV DPL#07H；日單元地址

MOV A，@01H：1日

MOVX　＠DPTR，A

INC　DPTR：到月單元地址

MOV　A，＃01H；1月

MOVX @DPTR，A

IC DPTR：到年單元地址

MOV A，#96H；1996年

MOVX @DPTR，A

INC DPTR；到寄存器A地址

MOV A，#26H；DV2～DV0=010 RS3～RS0=0110

MOVX @DPTR，A：選周期中斷率為976.5625μs，允許方波輸出，頻率1kHz

INC DPTR：到寄存器B

MOV A，#1AH；每秒更新一次，允許方波輸出，24小時制

MOVX @DPTR，A：時鐘開始運行

（2）讀取DS12887時鐘日歷數(shù)據(jù)程序

DS12887的日歷時鐘通常有中斷和查詢兩種方法讀出。但在讀數(shù)據(jù)時，首先要判斷數(shù)據(jù)是否更新結(jié)束，只有在數(shù)據(jù)更新結(jié)束時數(shù)據(jù)讀出才有效。

①采用查詢法讀取數(shù)據(jù)：

查詢寄存器A的UIP位，當(dāng)UIP=0時，數(shù)據(jù)更新結(jié)束，可以讀出。以下是采用查詢方法，從秒至年單元的數(shù)據(jù)讀出后存入80C31內(nèi)部RAM的30～35H單元中，該部分程序如下：

MOV DPTR，#7F0AH；寄存器A地址

MOVX A，@DPTR

WAIT：JB ACC，7，WAIT：UIP=1則等待更新完畢

MOV DPL，@00H；秒地址

MOV R0，#30H；取目標(biāo)首地址

MOVX A，@DPTR；取秒數(shù)據(jù)

MOV @R0，A：送入80C31的內(nèi)部RAM緩沖區(qū)

IC DPTR：移指針

IC R0；

②采用中斷法讀取數(shù)據(jù)

當(dāng)DS12887發(fā)出中斷請示，單片微機可以響應(yīng)中斷而讀取日歷數(shù)據(jù)。對于更新結(jié)束中斷，中斷時更新結(jié)束，數(shù)據(jù)有效，可以直接讀取日歷數(shù)據(jù)；對于鬧鐘中斷和周期中斷也需查詢寄存器A的UIP位，當(dāng)UIP=0時，數(shù)據(jù)更新結(jié)束，再讀出日歷時鐘，具體指令這里不再列出。